區塊鏈100講 區塊鏈的靈魂 共識演算法

2021-08-20 09:58:29 字數 2919 閱讀 8274

在解釋拜占庭將軍問題的時候提到「共識機制」,本期《區塊鏈100講》我們來說說被稱為區塊鏈靈魂的「共識演算法」。

看上去是不是一頭霧水?那麼我這裡就給大家乙個比較能通俗易懂的解釋:所謂的共識機制,就好比大家在開一次「會議」,最後達成乙個一致,但是達成一致的途徑有很多種,這也就是後續區塊鏈的主鏈有各種各樣的共識機制。那麼這次「會議」都達成什麼共識了呢?比如說有人做好事了,大家都知道了;有人做壞事了,大家也都知道。所以這就是共識機制的最大的好處,就是解決了彼此不認識的人的互相不信任的問題;同時,在這個「會議」裡誰不管誰做了什麼,大家都是知道的。

那麼講到這裡,我們把共識機制模擬成開「會議」,那麼我們知道,如果開會的人多,最後達成結果的時間就比較久,開會的人少,最後達成結果的時間就比較快;放在區塊鏈裡,其實也是一樣的。參加人數多了,大家就不容易被控制了,那麼去中心化程度就越強了,那麼達成一致的時間就久了;同理,參加的人數少了。大家就容易被控制,去中心化程度越弱了,但是達成一致的時間可能就會變快了。

大家會發現,共識機制的去中心化強弱是和區塊鏈的速度成反比關係:去中心程度越弱,安全性就越低,區塊鏈的速度就越快;去中心化程度越強,安全性就會越高,區塊鏈的速度就會越慢。當然影響區塊鏈速度的因素還有其他方面,日後我們會再講。不過,很多**拿速度慢來抨擊位元幣,這就說明很多**和專案方是沒技術含量的。區塊鏈上的共識機制有多種,但任何一種都不是完美無缺,只能說每種共識機制適用的場景是不一樣的。

1、pow工作量證明

就是大家熟悉的挖礦,通過運算,計算出乙個滿足規則的隨機數,即獲得本次記賬權,發出本輪需要記錄的資料,全網其它節點驗證後一起儲存。

優點:完全去中心化,節點自由進出。

缺點:目前bitcoin已經吸引全球大部分的算力,其它再用pow共識機制的區塊鏈應用很難獲得相同的算力來保障自身的安全;挖礦造成大量的資源浪費;共識達成的週期較長,不適合商業應用。

2、pos權益證明

根據每個節點所佔代幣的比例和時間;等比例的降低挖礦難度,從而加快找隨機數的速度。

優點:在一定程度上縮短了共識達成的時間。

缺點:與區塊鏈的去中心化相背離。

3、dpos股份授權證明機制

類似於董事會投票,持幣者投出一定數量的節點,**他們進行驗證和記賬。

優點:大幅縮小參與驗證和記賬節點的數量,可以達到秒級的共識驗證。

缺點:整個共識機制還是依賴於代幣,在某種程度上趨向中心化。

4、pool驗證池

基於傳統的分布式一致性技術,加上資料驗證機制;是目前行業鏈大範圍在使用的共識機制。

優點:不需要代幣也可以工作,在成熟的分布式一致性演算法(pasox、raft)基礎上,實現秒級共識驗證。

缺點:去中心化程度不如bictoin;更適合多方參與的多中心商業模式。

5、權威證明poa(proofof authority)

所謂權威證明(poa),就是使用一組所謂的「許可權」 來允許人們在區塊鏈上建立新的節點並確保區塊鏈的安全。

優點:出塊時間快,便於高速併發應用落地,可以根據參與方角色分配不同節點、開源系統豐富。

缺點:去中心化程度不如bictoin;更適合多方參與的多中心商業模式。

6、pbft:practical byzantine fault tolerance,實用拜占庭容錯

在保證活性和安全性(liveness & safety)的前提下提供了(n-1)/3的容錯性。

在分布式計算上,不同的計算機透過訊息交換,嘗試達成共識。

但有時候,系統上協調計算機(coordinator / commander)或成員計算機 (member /lieutanent)可能因系統錯誤並交換錯的訊息,導致影響最終的系統一致性。

缺點:7.dbft: delegated bft 授權拜占庭容錯演算法

介紹:小蟻採用的dbft機制,是由權益來選出記賬人,然後記賬人之間通過拜占庭容錯演算法來達成共識。

此演算法在pbft基礎上進行了以下改進:

優點:缺點:

a、計算能力浪費

在工作量證明機制pow中,猜數字最快的通常是電腦計算能力強的。超強的計算能級僅用來猜數字,實在是浪費。

b、權益向頂層集中

在權益證明機制pos中,token的餘額越多的人獲得公示資訊的概率越高,公示人會得到一定的token作為獎勵,如此持有token多的人會越來越多,少的人越來越少。

c、作惡成本低下

在靠算力與權益的的多少來獲得公示資訊的權利的模式當中,當算力和權益向少數人集中之後,這些少數人如果想要做一些違反規則的事情是輕而易舉的;在pbft中,由所有人投票,如果乙個沒有任何token餘額的人想要搗亂,那他幾乎是完全沒有利益損失。

d、對於真正的去中心化構成威脅

在工作量證明機制中,計算能力越強,獲得記錄權利的概率就越高。如果有人把很多人集中在一起來猜數字,把好多電腦的算力加在一起來用,那這些抱團的人就會更容易獲得公示資訊的權利,發展到最後可能公示權就直接掌握在這些人手裡。

整理:cynthia

第4章 區塊鏈靈魂 共識演算法

區塊鏈是一種去中心化的分布式賬本系統,它可以用於登記和發行數位化資產 產權憑證 積分等,並以點對點的方式進行轉賬 支付和交易。區塊鏈系統與傳統的中心化賬本系統相比,具有完全公開 不可篡改 防止多重支付等優點,並且不依賴於任何的可信第三方。由於點對點網路下存在較高的網路延遲,各個節點所觀察到的事務先後...

區塊鏈共識機制

1 工作量證明共識機制pow proof of work 工作量證明是指使用者使用計算機算力耗電的成本,人稱挖礦,率先算出區塊唯一雜湊的礦工會得到這個區塊的獎勵,然後礦工們爭著計算出區塊的雜湊特定唯一值 這一數學問題答案 代表 位元幣 2 權益證明共識機制pos proof of stake 權益證...

區塊鏈Aelf共識

總結這aelf主鏈採用dpos共識,而為了區別於其他dpos共識機制,命名為aedpos共識機制 aedpos該共識相較於pow和pos機制,少了雜湊碰撞的環節,多了幾個其他環節 選舉,持幣人需要能夠對自己信賴的節點進行投票 生產節點的排程,即這些被選舉出來的生產節點按如何的次序進行出塊,以及這種次...